基于LabVIEW和IMAQ的LCD機(jī)器視覺精確檢測系統(tǒng)Lxy

　　1. 系統(tǒng)組成：系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成如下圖1－1所示。

本系統(tǒng)采用NI公司的高速圖像采集卡PCI－1408,該采集卡支持多路圖像采集，現(xiàn)采用雙鏡頭輸入以提高系統(tǒng)的分辨率。該系統(tǒng)采用背光照明，光度可調(diào)。圖像經(jīng)由CCD攝影頭并經(jīng)采集卡轉(zhuǎn)換為數(shù)字化圖像輸入計(jì)算機(jī)。經(jīng)處理后判定是否正常。

　　2. 檢測方法：本系統(tǒng)的檢測方法是采用預(yù)先經(jīng)自學(xué)習(xí)產(chǎn)生的一系列標(biāo)準(zhǔn)圖像與采集的相應(yīng)圖像相減并轉(zhuǎn)換成為二值圖的方式，在經(jīng)一系列的處理之后，得到檢測的結(jié)果并判斷產(chǎn)品的好壞。其流程如圖1－2所示：

　　Lxy的圖像處理及圖像分析原理：

　　1. Lxy系統(tǒng)照明：無論進(jìn)行圖像處理還是進(jìn)行圖像分析，照明條件都是最重要的外部條件。對于機(jī)器視覺而言，可控并恒定的光源是使檢測可靠并突出檢測目標(biāo)的最重要的手段之一。對于 LCD檢測尤其如此。因?yàn)閷τ贚CD生產(chǎn)公司而言，不僅檢測系統(tǒng)的檢測精度很重要，檢測的時(shí)間也是衡量一個(gè)機(jī)器視覺檢測系統(tǒng)優(yōu)劣的指標(biāo)。如果照明系統(tǒng)不夠均勻穩(wěn)定，勢必造成重測率的上升而影響到生產(chǎn)所以如何確定Lxy系統(tǒng)的照明光源非常重要。在Lxy系統(tǒng)中，采用進(jìn)口FOSTEC可調(diào)式光源20750.2，并經(jīng)光纖將光線引至磨砂燈板，使之作為均勻并可調(diào)的背光，在實(shí)踐中取得了很好的效果。

　　2. Lxy系統(tǒng)采集圖像位置調(diào)整：由于操作人員的擺放每次不同，并且由于采用雙鏡頭提高系統(tǒng)的分辨率，所以采集圖像與標(biāo)準(zhǔn)圖像之間必然有位置上的差異。進(jìn)行位置調(diào)整的算法就必不可少。如圖2－1所示：
為定位需要，經(jīng)Philips的LCD驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生定位用模板圖如圖2－1所示。在液晶顯示矩陣的四角各顯示四個(gè)定位用方形小塊作為將來模板識別（pattern match)時(shí)用的標(biāo)準(zhǔn)圖形模板。在每個(gè)鏡頭 的標(biāo)準(zhǔn)圖像中，在自學(xué)習(xí)標(biāo)準(zhǔn)圖像的時(shí)候，會自動(dòng)將工程師定義的每個(gè)鏡頭的左右兩個(gè)模板的圖像及其坐標(biāo)保存下來（如圖2－2左鏡頭左模板，綠框內(nèi)部分)。則在定位用的標(biāo)準(zhǔn)圖像上，必有一對定位模板。在檢測產(chǎn)品時(shí)，首先產(chǎn)生圖2－1所示的跳圖，由于labVIEW具有功能強(qiáng)大的模板識別功能，其在目標(biāo)圖像上搜尋圖形模板的精確坐標(biāo)的精度非常高，所以本系統(tǒng)利用保存在硬盤中的模板在采集圖像上進(jìn)行模板識別，然后將找到的模板坐標(biāo)與保存在硬盤上的標(biāo)準(zhǔn)圖像上相應(yīng)模板的坐標(biāo)進(jìn)行比較，就可以知道究竟采集圖像有多少位移和旋轉(zhuǎn)。然后將將標(biāo)準(zhǔn)圖像相應(yīng)位移并旋轉(zhuǎn)，這樣就可以進(jìn)行圖像相減了。

3. 二值圖像的處理：在進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)圖像的位置調(diào)整后，經(jīng)與采集圖像相減得到一系列差異圖像。但由于照明，產(chǎn)品差異，及對位精確度等原因，在每個(gè)差異圖像上還需進(jìn)一步處理方可得到正確的問題點(diǎn)。經(jīng)大量試驗(yàn)得出。問題點(diǎn)的得出與三個(gè)因素有關(guān)，分別是LCD顯示矩陣的行列邊緣引起的對位問題，LCD透射反射膜引起的背景噪聲，以及照明引起的圖像整體灰度平移。所以在得到差異圖像之后，還必須對這三個(gè)方面進(jìn)行處理，如采用labVIEW圖像處理軟件中的關(guān)于圖像過濾的功能，過濾差異圖像以去除邊緣帶來的對位問題；對采集圖像增加一個(gè)背景系數(shù)以減小噪聲的影響；對采集圖像整體增加一灰度閥值以消除照明引起的灰度偏移，產(chǎn)品差異的調(diào)整如下點(diǎn)所述。這樣就可將可能的問題點(diǎn)都提取出來了。

　　4. 產(chǎn)品差異的調(diào)整：在LCD的生產(chǎn)過程中，或多或少總存在產(chǎn)品的差異。擔(dān)由于機(jī)器視覺系統(tǒng)無法區(qū)分這些差別，就必須預(yù)先對采集的圖像作預(yù)調(diào)整以盡可能的減小產(chǎn)品差異對檢測的影響。本系統(tǒng)采用灰度整體拉伸的方法調(diào)節(jié)，因?yàn)閷τ贚CD而言，總歸只有黑白兩種顏色。對應(yīng)灰度直方圖則必有兩個(gè)峰值，分別為亮度大的峰值和亮度小的峰值如圖2－3所示。圖2－3

　　

在程序中，將此灰度直方圖的峰值找出來，將較高的一個(gè)作為調(diào)整的基點(diǎn)，與設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)值( 如灰度200)相除，得到的商為灰度拉伸的放大倍數(shù)。然后利用labVIEW中關(guān)于圖像相乘的子模塊，將此倍數(shù)乘采集圖像所有點(diǎn)的灰度得到灰度拉伸之后的采集圖像。這樣產(chǎn)品差異造成的影響就最大程度地得到減小。

　　解決的問題與結(jié)論：

　　由于LCD產(chǎn)品科技附加值大，客戶對產(chǎn)品的質(zhì)量就有很高的要求。以往人工檢測存在人為的因素會導(dǎo)致誤判和漏判。經(jīng)采用帶有人工智能的機(jī)器視覺檢測系統(tǒng)Lxy后，基本排除了人為因素造成的檢測問題，使客戶對產(chǎn)品的質(zhì)量有了很大的信心，對競爭激烈的LCD行業(yè)而言有著非同尋常的意義。而在此就不能不提及NI公司的labVIEW5.1開發(fā)平臺及功能強(qiáng)大的圖像處理軟件IMAQ所起的作用。因?yàn)椴捎昧艘陨系漠a(chǎn)品，使我們的開發(fā)時(shí)間縮短很多。又由于NI公司產(chǎn)品的重用性能良好對將來的LCD新產(chǎn)品相應(yīng)的檢測提供了廣闊的發(fā)展前景。